Bertil Palmgren

(för tidigare avsnitt klicka här)

- Från diskret till integrerat
- Hemliga avslöjanden.
- Logikfamilj-val.
- Personalutbildning
- Kortlådan
- Få vet växelströmmens färdvägar
- Jordknivar.
- Papper med hål och papper med text
- Utskrift med skrivmaskin.
- Skrivmaskin med typband.
- Hårddisk ersätter hålremsa.
 

I nedanstående text skall um, uS, uF läsas mikrometer, mikrosekund resp mikrofarad. 

Från diskret till integrerat.

En ung forskare på ett utvecklingslabb för halvledare fick en idé. Små stavar av halvledarmaterial kan användas som motstånd. Kombinera dessa med en transistor får man en förstärkare. Allt får plats i en transistor kapsel. Den första integrerade enheten hade skapats. Utvecklingen av analoga och digitala integrerade kretsar startade. Sture Jansson bad mig utvärdera lämplig logik familj som skulle användas för uppbyggnad av Censor systemet med integrerade kretsar. Jag satte i gång med insamling av datablad. Tidskriften Elektronik i teori och praktik nr 2 år 1965 har en förteckning över halvledartillverkare och deras svenska representanter. Hur många av årgång 1965 finns kvar som halvledartillverkare i dag ?

De som med säkerhet är kvar i dag, är SGS, IRC, Motorola, National, Philips, Signetics, Texas I. En mängd nya har tillkommit.
 

Digitala kretsar uppdelades i logikfamiljer. Krets komponenter ingår i familjenamnet. Resistor Transistor Logic = RTL. Diod Transistor Logic = DTL. Transistor Transistor Logic = TTL. Emitter Coupled Logic = ECL. År 1965 var styckpriset, enligt sammanställning i Elektronik nr 2, år 1965, vid köp av 100 st integrerade kretsar priset för enkla grindar till större kretskomplexitet för RTL 55 – 200 kr för DTL 75 – 175 kr och TTL 35 – 250 kr,.

Diod Transistor Logic = DTL från ITT Semiconductor USA, tillverkades på licens från Farchild Camera and Instrument Corporation

Hemliga avslöjanden.

Bo Hallqvist och Sune Nordstedt konstruerade en extraktor för flerlobs höjdradar med RTL-kretsar, om jag minns rätt. Extraktorn installerades i ett trähus som låg under radarstationen. När de började mäta med oscilloskopet såg de bara en högfrekvent växelspänning och ej några signaler från RTL-kretsarna. De frågade en radartekniker, var frekvensen 236 MHz fanns i radarstationen.Han blev förskräckt. Hur kunde dom veta radarstationens mest hemliga frekvens, mellanfrekvensen? De svara, det är det enda vi ser på oscilloskopet.

Resistor Transistor Logic = RTL i stukad cylinderhatt, med diameter 8 mm, höjd 5 mm. Under hattbrättet finns anslutningstrådar

Nästa dag åkte de till en järnhandel, köpte rullar med "kycklingsnät" och klädde in hela trähuset för att få en Faradays bur. De kunde sedan störningsfritt driftsätta extraktorn.

Logikfamilj-val.

Jag läste artiklar i tidskrifter och journaler, skribenters redogörelse av, för och nackdelar hos varje logikfamilj. Möjligheter för utveckling av nya komplexa funktioner. Tålighet för olika typer av störningar. Funktionstillförlitlighet m a p ändringar i spänningsmatning, omgivningstemperatur, parametrar, effektförbrukning.

Hur många logikkrets ingångar tillåts belasta kretsutgång med bibehållande av störmarginal? Utgångskretsens förmåga att snabbt ladda eller urladda kapacitanser utan större förändringar av utsignals stig- eller falltid. Efter några månaders ”lusläsande” av datablad, sammanställningar för jämförelser, fann jag att Texas Instruments (TTL ) hade bästa egenskaper och framtidsutsikter.

Det fanns två logikfamiljer med lika kretsar, men med olika omgivningstemperaturer, 54-familjen för –55 C till 125 gr.C och 74-familjen för 0 – 70 gr.C. Militära krav för extrema tempområden klarar 54-familjen. Familjen 74- kretsar utökades med, 74H där H= High speed och med högre effektförbrukning än 74-. familjen. Nästa familjemedlem är 74LS där LS = Low Power Schottky, med lägre energi förbrukning än 74-familjen. Nästa 74S, i princip komponenter från 74-familjen, men försedd med Schottky dioder som minskar turn on, turn off tiderna. Senast i serien 74AS och 74ALS, där A= Advanced, L= Low Power, S= Schottky.

Transistor Transistor Logic = TTL från Texas Instrument. Inköpspris för 4 st 2-input NAND började med 25 kr/st, lägsta 45 öre/st. Schottky-krets, sändare för 50 ohms koax.

Personalutbildning

En intern kurs om integrerade kretsar startades våren år 1969 och fortsatte på hösten den 24 sept. och avslutades den 26 nov. Ansvariga för kursdokument och utövande lärare var Lennart Bermhed och Bertil Palmgren. Ryktet om kursen måste ha spridit sig. Den 1.4.1969 sände personal avdelningens Jerry Egemo, SRT:s kompendium i Integrerade kretsar till Lektor G.Magnusson Karlskogs Tekniska Gymnasium.

Kortlådan.

I slutet av 1960-talet frågade Sture Jansson vad jag tyckte om en låda gjord med aluminiumprofiler. Lådan var ungefär 11 cm bred, 6 cm hög och 25 cm lång. Lådans botten, en 3 mm tjock aluminium plåt med en mängd borrade hål.

Lådans ena ända var försedd med ett infällbart handtag. Den andra ändan hade 4 st 33 pols SEL kortkontakter. I lådan fanns det plats för 19 st. (tror jag ) små kretskort med en 2 * 35 polig kortkontaktlist. Kretskortstorlek 98 * 42 mm. I lådans bottenplatta skulle pluggas in små kvadratiska metallstift på mitten försedd med en plasthylsa. På småkortsidan av bottenplattan passade stiften till kortkontaktlisten.

Den andra sida var för ledningsdragning med virade trådar. Virtråd av halvhård koppar diameter 0,2 mm (?) med mantel av tunn PVC isolering och på PVCn en tunnare isolering av mylar. Kortkontaktlist med guldpläterade kontaktstift kostade 25 kr. st. Kostnad för kretskortlaminat omkring 5 kr. De guldpläterade bottenstiften kostade med montering omkring 50 kr/ kortplats. Kortkostnad utan integrerade kretsar omkring 80 kr/ kortplats. På varje kort fanns plats 5 st s k dual in line ( DIL ) integrerade kretsar (IK). Medelpris för 5 IK omkring 50 kr. Kostnad för varje kort omkring 130 kr. Uppskattat kortlådepris med virad tråd omkring 4000 kr.
 

Jag sa att det måste vara billigare att tillverka 4 st kretskort med yta motsvarande 5 små kretskort med 24 st. IK och samma kortkontakt för omkring 350 kr. Kostnad för 4 kort 1400 kr. En kostnadsreducering på 2600 kr/kassett. Jovisst det är sant. Men konstruktionsändring av kretskort kostar mycket. I kassetten ändrar man tråddragningen. Alla IKs in och utgångar finns på kortliststift. Motargument saknades. Jag sa, erfarenheten hittills har varit stiftbrist för signaler. Kortlådan har 132 st anslutningsstift. Några behövs för spänningsmatning. Tvinnade trådpar behövs för signalöverföring, Snabbare kretsar ökar risken för störningar. Snabbare kretsar reagerar för ”störspikar” som ger falska signaler. Varje IK kräver 10 till 20 mA från 5 volt. Lådan innehåller 95 IK, strömmen blir omkring 1 till 2 Amp. SEL kontaktstift kan max belastas med 1 A. Spänningsmatning kräver 4 stift, resterande stift 128 st ger 64 st signalförbindelser med tvinnad tråd. Antalet kommer knappast att räcka. Det är sant. Men vi använder ett stift för anslutning av 3 st trådreturer. Då får vi plats med 96 signaler med tvinnade trådpar. Detta borde räcka.   Tror Du det fungerar med tre returer på ett stift ?. Efter max 10 sekunders betänketid. Tja en gemensam ledningslängd på 1 cm bör ej ha någon inverkan. Mitt tredje argument. När jag började i Bällstahuset sades att RGC system skulle bestå av 25 st. korttyper. Idag är vi uppe i 630 st olika korttyper. Hur många korttyper är planerade för småkorten? Svar omkring 30 st. Funktionsvariationer görs med virtråd.

Chipsstorlek omkring 1,4 * 1 mm, för Pjilips DC-coupled JK master-slave flip-flop. Två temperaturområden FJC11 (0-75 gr C), FJC112 (-50 till 125 gr C) DIL-kapslar gjordes först i keramik, vilka krävde stor manuell arbetsinsats. Maskiner konstruerades för automatisk bondning och plastingjutning av chips.

När kortlåde-eran var över fanns det över 300 st. korttyper. Varför ? Jo siarförmågan på uppskattning av hur många kortlådor som behövdes per sålt system var dålig. Återigen platsbrist ! Resultat: en mängd nya korttyper för att lösa platsbristproblemen.

Kortlådekraft. Kraftmatning med kopparskenor från APT- likriktarna till kretskorten var effektivt men stötande. Det liknande ett miniatyrställverk. Ny idé. Använd trefas transformatorer för genering av likspänning. Helvågslikriktning av trefas växelström ger litet spänningsrippel. Elektrolyt kondensator på några få uF utjämnar rippel. I varje 19-tums rack sätts längst ut till vänster en transistoriserad likspännings stabilisator för 5 volt. Effekttransistorerna är monterad på en aluminiumplåt som samtidigt är kylfläns. Bredvid kylplåten sitter ett kretskort för styrning av serieregleringstransistor och övervakar att 5 volten ligger inom toleransgränserna. Vid överlast stryps 5 volten och larmsignal ges (reed-relä kontakt öppnas). När alla spänningar är OK ges villkor för ” general reset” som sätter nödvändiga Flip-Flopar i startläge. Andra likspänningar än 5 volt, alstras på plats vid trefastransformatorerna.

Dubbelskåp. Överst kraftaggregat. Höger skåp har ferritkärneminnen. Längst ut till vänster om kortlåderack, likspänningsstabbar för + 5 V. Standard 19-tums ISEP-rackar. Lister med gängade hål för fastsättning av mekaniska komponenter. Troligen 4 hål per tum. Längst till vänster, 5 V likspänningsstab med återställningsknapp.

Få vet växelströmmens färdvägar.

Sture Jansson hade en förteckning över maskininstruktioner som användes hos IBM:s system 360 datorer. Censor skulle bli en 32-bits maskin. Konstruktionsarbetet startade. En ny bussledning skall drivas av IK och ha matnings spänningen 5 volt. Det problemet löstes, men andra problem kom i dagen. Skåp med "kortlådor" fungerade ej p g a störningar. De fanns störningar, som man kunde ej förstå hur de kunde uppstå.

”Professor” Palmgren får reda ut problemen. Efter mängder av mätningar kom jag underfund med orsakerna. TTL kretsar är mycket snabba. Pulsflanker och pulsbredder, pulsfrekvenser gör att frekvenser användes från 1 Hz upp till 1000 MHz. Spänningsmatning av lådans kretskort är för dålig med hänsyn till frekvensområdet. Olämplig förläggning av virtråd, trådlängder ger upphov till störsignaler. Signalers returströmmar går längs likspänningsledningar. Dynamiska spänningsfall i dessa ger upphov till falska signaler.

Gemensam del i SEL kontakt för returledningar, gör att en signals returström fördelas till andra tvinnade trådpars returer. Dessa strömmar inducerar falska signaler i trådpars signal part. Alla tvinnade trådpar är ” transmissionsledningar” med missanpassad avslutning. Den reflekterade strömmar hittar flera vägar, tillbaka till sändarkällan. En väg är via likspännings ledningar. Spänningsskillnader uppstår mellan 19-tums rackar, som i sin tur ger upphov till falska signaler. Falska signalspänningar överskrider TTL krets störningsmarginal och ger falska lägen hos grindar etc. Kortlådans likspännings ledningar ( 5V, 0V ) har för signalretur strömmar, för stor impedans.

Lösning. Isolera 19-tums rackarna galvanisk från skåpets skyddsjordade delar. Låt 19-tums rackarna vara en del av signaljord eller telejord. Förbind 19-tumsrackarna med breda kopparbleck för att få en högfrekvensmässig bra förbindelse. Man får ett jordplan med låg impedans. Likspännings matningen till kortlådor och i kortlådorna måste förbättras. Låt hela kortlådan vara ett jordplan. Låt metallstift för 0 volt vara i kontakt med bottenplåten. Likström matning av kort i låda görs med 1,5 kvmm teflonisolerad ledning. På ledningen görs hål som träs över virstiften och ledning lödes till stift. Teflonet tålde lödvärmen. De två yttre stiften i kontaktlisten anslutes till kretskortets noll volt. I motsvarande hål i bottenplattan pressas stift som har metallisk förbindelse med bottenplattan. Men vad kan göras åt överhörning i tvinnade trådpar?

Jordknivar.

Återvänd till el - fysikens lagar och sök efter svaret. Undersökningar gav mig ett tips. Jag tog en plastfolie och la den över SEL - kontakten och på plastfolien en kopparfolie. Returledningar fastlöds på folien så att strömbanor i kopparfolien går rakt över SEL - donets kontaktbleck för trådpars signal ledningar. Resultat störningarna reducerades till ofarlig nivå. Josef Svedberg på mekanik labb gjorde en lösning. Parallellt med kortlådas SEL - kontakter och över dessa, insättes förgyllda fosforbronsbleck med anslutning för 33 st virtrådar. På rack sidan monteras förgyllt fosforbronsbleck, utformad likt en gaffel, som på båda sidor sluter om blecket på kortlådesidan. Bleckens bredd täckte hela SEL-donets bredd. Gaffeln har också anslutningsstift för 33 st virtrådar. Alla signalförbindelser i och mellan 19-tums racken görs med tvinnad virtråd. Föreskrifter skrevs för placering av typ av kretskort i kortlådan och hur tråddragning skall utföras.

Papper med hål och papper med text.

Censor-system försågs med en Teletype för stansning och inläsning av hålremsor och utskrift av text från Censor, vanligen innehåll i ferritkärneminnet och register. Teletypen var långsam max 10 tecken per sekund. Snabba hålremsläsare var mångfald snabbare än Teletypens remsläsare. Stansning av hålremsor gjordes på Teletype eller från dator till snabba remsstansare. Konfetti produktionen var stor. Teletypens kod på 5 bit utökades till 7 bit ASCI-kod. Detsamma gäller för hålrems stansare och läsare. Utskrift av text ersattes med nya tekniska underverk. .

Teletype från 1960-talet. Tillverkning har upphört för många år sen.

Utskrift med skrivmaskin. Ett USA-företag hade försett en skrivmaskin med dragmagneter, som istället för mänskligt finger tryckte ned skrivmaskinens typarm. Det var då möjligt att skriva 15 tecken i sekunden. Ny rad och återföring av skrivmaskinsvalsen gjorde att teckenhastigheten blev något mindre.

För musen till önskad del av bilden för förklaring.   Bilden visar utvecklingsmiljön, en källare utan ljusinsläpp av solljus, betonggrå väggar, primitivt rangligt bord, är en del av vaggan för svensk data industri. Hallejuja ! Bilden daterad april 1966.

 IBM kom med en skrivmaskin som hade en skrivkula. Med den kunde man skriva i båda riktningarna. Detta gjorde att utskrifthastigheten ökade något. Skrivmaskinvalsen behövde fortfarande matas fram för ny rad. Teckentäthet längs en textrad var 10 tecken / tum. Ett tecken på en rad tog utrymmet 2,54 mm. Ett A4 ark har bredden 209 mm. På en rad ryms max 84 tecken.

Skrivmaskin med typband.

I USA kom någon på idén att för varje tryckposition sätta en liten metallhammare. Framför metallhammaren och omkring hammarna löper ett roterande band med hela teckenuppsättningen. Printerns elektronik får en hel textrad. En dator beräknar för varje tryckposition vilket tecken som skall tryckas. Bandet matas fram stegvis fram med teckenbredden 2,54 mm. Alla tecken som har rätt tryckposition får ett slag av hammaren som aktiverats med en dragmagnet. En text rad skrivs då betydligt snabbare. Utskrifthastigheten får en betydande ökning.

Hårddisk ersätter hålremsa.

När hårddiskar blev flyttbara mellan diskenheter, användes ett Censorsystem för utveckling av program, vars kod lagrades på hårddisken. Hårddisken flyttades över till målsystemet. Kallstart av Censor börjar i princip med ett program i PROM för inläsning av program från hårddisk. Detta är betydligt snabbare än inläsning av program med hålremsa.

Fortsättning följer med avsnitt 7 (av 10) : INRAMNING AV INTEGRERADE KRETSAR.
-- Aluminiumram med hett handtag.
- INTET NYTT UNDER SOLEN MED TIME SHARING
- Grafoskopet.
- Bull terminalen
- Kablar i korridoren.
- KAN MAN LITA PÅ TVÅ HÅL I VÄGGEN.
- Censor urspårning.
- Spökande nät - transienter i fastigheter.

...klicka här

/Bertil Palmgren
2002-12-19

Vill du kommentera texten?
Skicka ett mail till Bertil eller Web-ansvarig.